原生动物在提升退化土壤质量中的关键作用及机制研究

《Ecological Frontiers》：Exceptional roles by protozoa on enhancing degraded soil quality

本文系统探讨了三种原生动物（袋形虫、赭虫、四膜虫）对侵蚀农田土壤团聚体形成、养分循环及微生物网络的调控作用。研究发现原生动物可显著促进大团聚体形成（LMA增加93.3%），提升碳氮磷固存能力（硝酸盐氮增加1529.5%），并通过"捕食-反馈"机制重塑菌群结构（细菌丰度最高增28.5%，真菌降74.2%），为土壤健康修复提供新视角。

　　

亮点

原生动物改善土壤团聚体结构

三种原生动物显著影响团聚体的重量分布。大团聚体（LMA）质量占比最高，其次为小团聚体（SMA）、游离粉粒黏粒（SA）和游离微团聚体（FMA；图1a）。这种影响随团聚体尺寸变化而异。所有三种原生动物添加处理均显著提升大团聚体比例，其中袋形虫（Colpoda inflata）处理组效果最突出。

原生动物促进土壤大团聚体发育并增强其稳定性

传统观点认为捕食性原生动物会降低细菌和真菌生物量。但通过微观实验，我们观察到引入原生动物后细菌丰度显著上升，而土壤真菌丰度明显下降。细菌通过分泌大量胞外聚合物（EPS）抵抗原生动物捕食。在细菌增殖过程中，主要由黏多糖构成的EPS（具有胶结特性）促进土壤颗粒团聚。真菌合成的球囊霉素（Glomalin）作为黏合剂协助水稳性团聚体形成，约占土壤碳的3%和氮的5%。这些稳定化团聚体对提升土壤碳固存至关重要。

结论

我们的研究结果表明，在短期时间内，原生动物显著提高了大团聚体比例，并促进了土壤中碳、氮、磷的固存。因此，原生动物在维持土壤质量方面发挥着关键作用。引入原生动物凸显了未来研究中深入探索土壤生态系统复杂动态中真菌-原生动物相互作用的迫切需求。